CN110539284A - 一种单边适应式轨道机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单边适应性轨道机器人底盘，包括：定位安装板件；两组挂载驱动机构，对称固定设置在所述定位安装板件的同一侧且同时与轨道的一侧面和上表面保持滚动接触，用于悬挂定位安装板件并提供驱动力；两组快拆挂载机构，相对两挂载驱动机构对称地固定设置在所述定位安装板件的另一侧，且通过直线伸缩运动与所述轨道的上表面保持滚动接触或相脱离；自适应导向压紧机构，相对两挂载驱动机构固定设置在所述定位安装板件的另一侧且间隔一定距离地与对所述轨道侧面的两处施加一定压力的滚动接触。本发明结构轻便，紧凑，通过尺寸及零件参数的调整，可适用于不同尺寸的轨道运动情况，且便于拆装、运输和维修。

Description

一种单边适应式轨道机器人底盘

技术领域

本发明涉及轨道机器人领域，具体涉及一种单边适应式轨道机器人底盘。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，各类高重复性，高危险性工作逐步自动化，机器人在探索，巡检,作战等领域开始逐渐替代部分人工。这些领域的主要特点是工作环境的复杂性和不确定性,在这些环境中以人为主要劳动力则工作往往难以开展或开展效率极低。在这样的背景下轨道式机器人应运而生,轨道机器人相比地面机器人可以沿轨道在各种高度运行，工作在环境中利用率低的空间，还能实现在预定轨迹下的高速作业,在巡检、运输等方面有极高的价值。在对安全性有一定要求的场合,越来越多的采用沿轨道行走的机器人。但现有轨道机器人多存在维护麻烦,不易实现小半径转弯的情况。在电力机房等设备密集的场合,较难满足实际需求。因此开发一种行走可靠、可小半径转弯、便携易拆装的轨道机器人就显得很有必要。

发明内容

针对上述背景下的需求，本发明的目的在于提供一种可以快速拆装的单边适应式轨道机器人底盘，解决部分轨道机器人转弯半径大，维护不易的问题。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现：

一种单边适应性轨道机器人底盘，包括：

定位安装板件；

两组挂载驱动机构，对称固定设置在所述定位安装板件的同一侧且同时与轨道的一侧面和上表面保持滚动接触，用于悬挂定位安装板件并提供驱动力；

两组快拆挂载机构，相对两挂载驱动机构对称地固定设置在所述定位安装板件的另一侧，且通过直线伸缩运动与所述轨道的上表面保持滚动接触或相脱离；

自适应导向压紧机构，相对两挂载驱动机构固定设置在所述定位安装板件的另一侧且间隔一定距离地与对所述轨道侧面的两处施加一定压力的滚动接触。

进一步地，所述的挂载驱动机构包括：

L形支架，竖直固定在所述定位安装板件上；

第一带螺杆导向轮，转动设置在所述L形支架的前端，与所述轨道上表面滚动接触；

减速电机，竖直固定在所述定位安装板件上；

摩擦轮，与所述减速电机的输出轴固定连接且与所述轨道的一侧面滚动接触。

进一步地，所述的L形支架包括两平行设置的L形板，两L形板的底部通过角钢与所述定位安装板件固定连接，两L形板的前端和中部分别通过连接件和第一加固件连为一体。

进一步地，所述两L形板之间设置有用于安装减速电机的电机安装板件，所述电机安装板件通过若干铜柱固定在所述定位安装板件上。

进一步地，所述的快拆挂载机构包括：

固定支架，固定安装在所述定位安装板件上；

移动支架，通过直线移动副活动设置在所述固定支架上；

第二带螺杆导向轮，转动设置在所述移动支架的前端，与所述轨道上表面滚动接触；

定位销钉，横向贯穿设置在所述固定支架和移动支架上，用于限制固定支架和移动支架的相对位置。

进一步地，所述的固定支架包括：

平行设置的两外侧槽孔板，所述两外侧槽孔板的底部与所述定位安装板件固定连接，中部连接设置有第二加固件，上端设置有与所述定位销钉相配合调节移动支架和固定支架相对位置的限位槽。

进一步地，所述的限位槽包括一横向槽、沿所述横向槽长度方向间隔设置的若干垂直于所述横向槽的竖直槽。

进一步地，所述的移动支架包括：

平行设置的两内侧槽孔板，所述两内侧槽孔板的前端通过U型角接件连为一体，中部竖直设置有供定位销钉穿过的长圆孔。

进一步地，所述的直线移动副包括：

两导轨，对称地固定设置在所述固定支架内侧；

两滑块，固定设在所述移动支架外侧，分别与相应的所述导轨滑动配合。

进一步地，所述的自适应导向压紧机构包括：

左右对称的定位板件，固定在所述定位安装板件上且位于两快拆挂载机构之间；

两L型摇臂，所述两L型摇臂的中部对称地转动设置在所述定位板件的两端；

两弹簧减震器，所述两弹簧减震器的一端分别与相应的L型摇臂的短边自由端相铰接，另一端与所述定位板件的中部相铰接；

两导向轮，分别转动地设置在所述L型摇臂的长边自由端且与所述轨道的侧面滚动接触。

本发明与现有轨道机器人结构相比，其显著优点在于：

（1）侧面的主动轮和从动轮与轨道各有两个接触点，可以防止单接触点结构在入弯、出弯以及电机转速出现差异时受到垂直轨道方向的转矩，运动更加平稳快速，不易摆动。

（2）电机与车身固定安装，与摩擦轮连轴紧固，运动、过弯过程都由另一侧的从动轮进行适应并提供可调整的预紧力，电机受力情况良好，运行稳定可靠。

（3）自适应的避震器与连杆可以通过调节杆件尺寸适应不同的轨道尺寸和转弯半径，通过更换避震器弹簧也可以调节机构运行过程中主动轮的压力，可以有效防止打滑并适应各种情况的运动环境和运动要求。

（4）快拆挂载机构通过提升、推动、按下销钉，可以配合自适应机构完成快速拆装，且销钉通过槽孔的限位可以确保机构挂载的安全、稳定、不脱落，便于从轨道上拆下和安装以便运输、维修工作的进行。

（5）体积小，板材和焊架的合理选择使整个结构重量轻的同时保证了正常工作要求的强度，可以实现轨道上的快速作业。

（6）结构轻便，紧凑，通过尺寸及零件参数的调整，可适用于不同尺寸的轨道运动情况，便于拆装、运输和维修。

附图说明

图1为本发明实施例的单边适应式轨道机器人底盘工作情境图。

图2为本发明实施例的单边适应式轨道机器人底盘挂载在轨道上时的整体外形图。

图3为本发明实施例的单边适应式轨道机器人底盘挂载在轨道上时的另一侧的外形图。

图4为本发明实施例的自适应导向压紧机构的俯视图。

图5 为本发明实施例的快拆挂载机构的伸出时的结构示意图。

图6为本发明实施例的快拆挂载机构的收缩时的结构示意图。

图7为本发明实施例的外侧槽孔板结构示意图。

图中：1-轨道；2-定位安装板件；3-金属框架；4-挂载驱动机构；41-减速电机；42-摩擦轮；43-电机安装板件；44-铜柱；45-第一加固件；46-第一带螺杆导向轮；47-L形板；5-自适应导向压紧机构；51-定位板件；52-避震器主体；53-避震器弹簧；54- L型摇臂；55-导向轮； 6-固定组件；61-外侧槽孔板；62-角铝；63-第二加固件；64-限位槽；7-直线移动副；71-导轨；72-滑块；8-移动组件；81-内侧槽孔板；82-U型角接件；83-第二带螺杆导向轮；84-长圆孔； 9-定位销钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示,本发明为一种单边适应性轨道机器人底盘,轨道为矩形截面轨道，有两端的支撑立柱和上方的加强横梁防止轨道变形弯曲。轨道有两段方向弯折，整体呈“S”型，转弯半径较小。

如图2所示，一种单边适应性轨道机器人底盘，包括：

定位安装板件2；

两组挂载驱动机构4，对称固定设置在所述定位安装板件2的同一侧且同时与轨道1的一侧面和上表面保持滚动接触，用于悬挂定位安装板件2并提供驱动力；

两组快拆挂载机构，相对两挂载驱动机构4对称地固定设置在所述定位安装板件2的另一侧，且通过直线伸缩运动与所述轨道1的上表面保持滚动接触或相脱离；

自适应导向压紧机构5，相对两挂载驱动机构固定设置在所述定位安装板件2的另一侧且与对所述轨道1的侧面施加一定压力的滚动接触。

挂载驱动机构4与自适应导向压紧机构5均有两组且沿定位安装板件2对称分布，与轨道1的侧面各有两个接触点，由定位安装板件2上的孔位决定轮距可防止单接触点结构在入弯、出弯以及电机转速出现差异时受到垂直轨道方向的转矩，运动更加平稳快速，不易摆动。

如图3所示，所述的挂载驱动机构包括：

L形支架，竖直固定在所述定位安装板件2上；

第一带螺杆导向轮46，转动设置在所述L形支架的前端，与所述轨道1上表面滚动接触；

减速电机41，竖直固定在所述定位安装板件2上，所述减速电机41采用直流无刷减速电机；

摩擦轮42，与所述减速电机41的输出轴固定连接且与所述轨道1的一侧面滚动接触，由定位安装板件2上的孔位决定两个摩擦轮42的轮距。

在一个可行的实施例中，所述的L形支架包括两平行设置的L形板47，两L形板47的底部通过角钢与所述定位安装板件2固定连接，两L形板47的前端和中部分别通过连接件和对结构进行加强的第一加固件45连为一体。

在一个可行的实施例中，所述两L形板47之间设置有用于安装减速电机41的电机安装板件43，所述电机安装板件43通过若干铜柱44固定在所述定位安装板件2上。

如图5至图6所示，所述的快拆挂载机构包括：

固定支架6，固定安装在所述定位安装板件2上；

移动支架8，通过直线移动副7活动设置在所述固定支架6上；

第二带螺杆导向轮83，转动设置在所述移动支架8的前端，与所述轨道1上表面滚动接触；

定位销钉9，横向贯穿设置在所述固定支架6和移动支架8上，用于限制固定支架6和移动支架8的相对位置。

在另一可行的实施例中，所述的固定支架6包括：

平行设置的两外侧槽孔板61，所述两外侧槽孔板61的底部通过角铝62与所述定位安装板件2固定连接，中部连接设置有对结构进行加强的第二加固件63，上端设置有与所述定位销钉9相配合调节移动支架8和固定支架6相对位置的限位槽64，所述的限位槽64包括一横向槽、垂直设置在所述横向槽两端的竖直槽。

所述的移动支架8包括：

平行设置的两内侧槽孔板81，所述两内侧槽孔板81的前端通过U型角接件82连为一体，中部竖直设置有供定位销钉9穿过的长圆孔84。

本实施例中，如图5所示，当所述的移动支架8向靠近轨道1的方向移动至极限位置时，定位销钉9下移落入到靠近轨道1的竖直槽内，起到定位作用，使所述第二带螺杆导向轮83与轨道1的上表面保持滚动接触。如图6所示，但需要卸下整个机器人底盘时，上抬所述定位销钉9从靠近轨道1的竖直槽内脱离，接着推动移动支架8沿所述横向槽向远离所述轨道1的方向移动至极限位置，最后将定位销钉9下落到远离轨道1的竖直槽内，起到定位作用，从而使所述第二带螺杆导向轮83与轨道1的上表面相脱离，方便卸下整个机器人底盘。

在另一可行的实施例中，如图7所示，本实施例中，所述的限位槽64除了包括一横向槽、垂直设置在所述横向槽两端的竖直槽外，在所述横向槽的中部还设置有至少一个垂直于所述横向槽的竖直槽，其目的是可以调节所述第二带螺杆导向轮83与轨道1的上表面的接触位置，从而适应具有不同的上表面宽度的的轨道1，提高本实施例的适用性。

具体而言，所述的直线移动副包括：

两导轨71，通过多个等距孔对称地固定设置在所述两外侧槽孔板61内侧；

两滑块72，固定设在所述两内侧槽孔板81外侧，分别与相应的所述导轨71滑动配合。

在本发明的另一可行的实施例中，所述两滑块72上设置有与所述导轨71滚动配合的钢珠，所述导轨71运用四列式圆弧沟槽，与滑块72内钢珠形成45度接触角，让钢珠达到理想的两点接触构造，减少摩擦。

如图4所示，所述的自适应导向压紧机构5包括：

左右对称的U形定位板件51，固定在所述定位安装板件2上且位于两快拆挂载机构之间；

两L型摇臂54，所述两L型摇臂54的中部对称地转动设置在所述U形定位板件51的两端；

两弹簧减震器，所述两弹簧减震器的一端分别与相应的L型摇臂54的短边自由端相铰接，另一端与所述定位板件51的中部相铰接，

两导向轮55，分别转动地设置在所述L型摇臂的长边自由端且与所述轨道1的侧面滚动接触。

结合图2和图4，其中，每个弹簧减震器包括避震器主体52、套在所述避震器主体52上的避震器弹簧53；所述L型板件54与U形定位板件51通过以推力球轴承构成的转动副连接，可相对所述定位安装板件2转动。配合避震器弹簧53的伸缩，两导向轮55可随轨道1的曲率变化自适应调整位置，同时，通过调整避震器弹簧53的劲度系数，可相应的调节给到挂载驱动机构中摩擦轮42适当的径向压力，从而有效防止另一侧的摩擦轮42打滑，保证整个机器人底盘的顺利移动。

为了加强定位安装板件2的强度，在定位安装板件2的下方还固定设置有金属框架3。

所述快拆挂载机构通过两组用导轨滑块平行安装的板件上特殊槽孔形状的设计，与贯穿两组板件的定位销钉9形成配合，使轨道1上方的各导向轮可以在垂直轨道方向伸缩，且可在行程的起止点处按下定位销钉9进行限位，加以利用运动机构中避震器的弹性变形，可以完成在轨道上的快速拆装。本发明结构轻便，紧凑，通过尺寸及零件参数的调整，可适用于不同尺寸的轨道运动情况，且便于拆装、运输和维修，在使挂载安全可靠的同时，实现了本发明快速拆装，便于维护的目的。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，包括：

定位安装板件(2)；

两组挂载驱动机构(4)，对称固定设置在所述定位安装板件(2)的同一侧且同时与轨道(1)的一侧面和上表面保持滚动接触，用于悬挂定位安装板件(2)并提供驱动力；

两组快拆挂载机构，相对两挂载驱动机构(4)对称地固定设置在所述定位安装板件(2)的另一侧，且通过直线伸缩运动与所述轨道(1)的上表面保持滚动接触或相脱离；

自适应导向压紧机构(5)，相对两挂载驱动机构固定设置在所述定位安装板件(2)的另一侧且间隔一定距离地与对所述轨道(1)侧面的两处施加一定压力的滚动接触。

2.根据权利要求1所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的挂载驱动机构包括：

L形支架，竖直固定在所述定位安装板件(2)上；

第一带螺杆导向轮(46)，转动设置在所述L形支架的前端，与所述轨道(1)上表面滚动接触；

减速电机(41)，竖直固定在所述定位安装板件(2)上；

摩擦轮(42)，与所述减速电机(41)的输出轴固定连接且与所述轨道(1)的一侧面滚动接触。

3.根据权利要求2所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的L形支架包括两平行设置的L形板(47)，两L形板(47)的底部通过角钢与所述定位安装板件(2)固定连接，两L形板(47)的前端和中部分别通过连接件和第一加固件(45)连为一体。

4.根据权利要求3所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述两L形板(47)之间设置有用于安装减速电机(41)的电机安装板件(43)，所述电机安装板件(43)通过若干铜柱(44)固定在所述定位安装板件(2)上。

5.根据权利要求1所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的快拆挂载机构包括：

固定支架(6)，固定安装在所述定位安装板件(2)上；

移动支架(8)，通过直线移动副(7)活动设置在所述固定支架(6)上；

第二带螺杆导向轮(83)，转动设置在所述移动支架(8)的前端，与所述轨道(1)上表面滚动接触；

定位销钉(9)，横向贯穿设置在所述固定支架(6)和移动支架(8)上，用于限制固定支架(6)和移动支架(8)的相对位置。

6.根据权利要求5所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的固定支架(6)包括：

平行设置的两外侧槽孔板(61)，所述两外侧槽孔板(61)的底部与所述定位安装板件(2)固定连接，中部连接设置有第二加固件(63)，上端设置有与所述定位销钉(9)相配合调节移动支架(8)和固定支架(6)相对位置的限位槽(64)。

7.根据权利要求6所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的限位槽(64)包括一横向槽、沿所述横向槽长度方向间隔设置的若干垂直于所述横向槽的竖直槽。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的移动支架(8)包括：

平行设置的两内侧槽孔板(81)，所述两内侧槽孔板(81)的前端通过U型角接件(82)连为一体，中部竖直设置有供定位销钉(9)穿过的长圆孔(84)。

9.根据权利要求5所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的直线移动副包括：

两导轨(71)，对称地固定设置在所述固定支架(6)内侧；

两滑块(72)，固定设在所述移动支架(8)外侧，分别与相应的所述导轨(71)滑动配合。

10.根据权利要求1所述的单边适应性轨道机器人底盘，其特征在于，所述的自适应导向压紧机构(5)包括：

左右对称的定位板件(51)，固定在所述定位安装板件(2)上且位于两快拆挂载机构之间；

两L型摇臂(54)，所述两L型摇臂(54)的中部对称地转动设置在所述定位板件(51)的两端；

两弹簧减震器，所述两弹簧减震器的一端分别与相应的L型摇臂(54)的短边自由端相铰接，另一端与所述定位板件(51)的中部相铰接；

两导向轮(55)，分别转动地设置在所述L型摇臂的长边自由端且与所述轨道(1)的侧面滚动接触。